KR20070046646A - Method of estimating initial synchronization in cdma mobile communications system and apparatus thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 CDMA 이동통신 시스템의 단말에서 기지국과의 초기 동기를 추정하는 방법 및 그 장치에 관한 것이다. 본 발명은 단말이 셀 탐색 과정에서 기지국으로부터 수신되는 적어도 하나 이상의 서브 프레임(sub-frame)을 적어도 둘 이상의 영역으로 나누어 각 영역별로 상관관계를 산출하여 산출된 각 영역별 상관관계 최대값을 이용하여 초기 동기를 추정하는 것을 기본 특징으로 한다.The present invention relates to a method and apparatus for estimating initial synchronization with a base station in a terminal of a CDMA mobile communication system. According to the present invention, the terminal divides at least one or more sub-frames received from the base station into at least two areas during cell search and calculates correlations for each area, using the maximum correlation value for each area. Estimating the initial synchronization is a basic feature.
CDMA, TDD LCR, 초기 동기, 서브 프레임, 동기코드, 타이밍 동기 CDMA, TDD LCR, Initial Sync, Subframe, Sync Code, Timing Sync
Description
도1은 종래기술에 따른 셀 탐색 과정의 순서도를 도시한 것임.1 is a flowchart illustrating a cell search process according to the prior art.
도2는 3GPP TDD LCR 시스템의 하향링크 서브 프레임의 포맷을 도시한 것임.2 shows a format of a downlink subframe in a 3GPP TDD LCR system.
도3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 초기 동기 추정 방법의 절차 흐름도임.3 is a flowchart of an initial synchronization estimation method according to an embodiment of the present invention.
도4는 SYNC-DL 코드에 대한 자기 상관관계와 다른 코드와의 상호 상관관계의 예시를 도시한 것임.4 illustrates an example of autocorrelation for a SYNC-DL code and cross correlation with other codes.
도5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에서 각 영역별 상관관계의 최대값과 상기 최대값을 갖는 동기코드 및 타이밍 지점의 인덱스를 구하는 과정을 도시한 것임.FIG. 5 illustrates a process of obtaining a maximum value of correlation for each region, an index of a synchronization code having a maximum value, and a timing point according to an exemplary embodiment of the present invention.
도6은 본 발명의 바람직한 일 실시예에서 타이밍 동기 지점을 추정하는 일례를 설명하기 위한 도면임.FIG. 6 is a diagram for explaining an example of estimating timing synchronization point in one preferred embodiment of the present invention. FIG.
도7은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 초기 동기 추정 장치의 블록 구성도임.7 is a block diagram of an initial synchronization estimation device according to an embodiment of the present invention.
도8은 표1과 같은 다양한 채널 및 주파수 옵셋(frequency offset)이 존재할 경우에 대한 시뮬레이션 결과를 도시한 그래프임.FIG. 8 is a graph showing simulation results for the case where various channels and frequency offsets as shown in Table 1 exist.
도9a 내지 도9d는 표1과 같은 다양한 채널(PA3, PB3, VA30, VA120)에 대한 SNR의 변화에 따른 초기 동기 히스토그램임.9A to 9D are initial synchronous histograms according to changes in SNR for various channels PA3, PB3, VA30, and VA120 as shown in Table 1;
본 발명은 코드 분할 다중 접속(CDMA) 방식 이동통신 시스템에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 CDMA 이동통신 시스템의 단말에서 기지국과의 초기 동기를 추정하는 방법 및 그 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a code division multiple access (CDMA) mobile communication system. More specifically, the present invention relates to a method and apparatus for estimating initial synchronization with a base station in a terminal of a CDMA mobile communication system.
TD-SCDMA 시스템에서 단말(UE)의 셀 탐색 과정은 하향링크 동기코드(SYNC-DL), 기본 미드앰블(Basic Midamble) 코드, 스크램블링(Scrambling) 코드, 프레임 동기, BCH(Broadcast Channel) 정보 및 칩 타이밍(Chip timing) 정보 등을 획득하는 과정으로서 일반적으로 다음의 4 단계 세부 과정을 거쳐 수행된다. 도1은 종래기술에 따른 셀 탐색 과정의 순서도를 도시한 것이다.In the TD-SCDMA system, a cell search process of a UE includes a downlink sync code (SYNC-DL), a basic midamble code, a scrambling code, a frame sync, broadcast channel (BCH) information, and a chip. As a process of acquiring chip timing information and the like, it is generally performed through the following four steps. 1 is a flowchart illustrating a cell search process according to the prior art.
1) 초기 동기 탐색 과정(Search for DwPTS)1) Initial Synchronous Search Process (Search for DwPTS)
단말은 탐색하고자 하는 셀(Cell) 정보를 모르는 상태에서 32개의 가능한 SYNC-DL 코드를 이용하여 DwPTS(Downlink Pilolt Time Slot)에 초기 동기를 추정한다. 이 과정을 통해 단말은 32개의 SYNC-DL 코드 중에 셀 내에서 사용되고 있는 SYNC-DL 코드 및 타이밍 동기 지점(timing synchronization point)를 찾아내야 한다.The UE estimates initial synchronization in a downlink pilot time slot (DwPTS) using 32 possible SYNC-DL codes without knowing cell information to be searched. Through this process, the UE must find the SYNC-DL code and the timing synchronization point that are used in the cell among the 32 SYNC-DL codes.
2) 기본 미드앰블 및 스크램블링 코드 인식 과정( Basic midamble and Scrambling code identification)2) Basic midamble and scrambling code identification
상기 과정 1) 에서 찾은 DwPTS 코드는 4개의 기본 미드앰블을 갖는 하나의 코드 그룹에 해당하므로 상기 단말은 4개의 기본 미드앰블 중 셀 내에서 사용중인 기본 미드앰블을 찾는다. 기본 미드앰블은 스크램블링 코드와 연관되어 있으므로 기본 미드앰블을 찾게 되면 스크램블링 코드를 찾을 수 있다.Since the DwPTS code found in step 1) corresponds to one code group having four basic midambles, the UE finds a basic midamble being used in a cell among four basic midambles. Since the basic midamble is associated with the scrambling code, the scrambling code can be found by looking for the basic midamble.
3) 프레임 동기 획득 과정(Control multi-frame sychronisation)3) Control multi-frame sychronisation
단말은 P_CCPCH 미드앰블에 대한 DwPTS의 QPSK 위상 변조로부터 BCH 멀티 프레임(multi-frame)의 MIB(Master Information Blocks)를 찾는다.The UE finds Master Information Blocks (MIBs) of BCH multi-frames from QPSK phase modulation of DwPTS for the P_CCPCH midamble.
4) BCH 정보 획득 과정(Read the BCH)4) Read the BCH
단말은 검색된 MIB를 이용하여 BCH를 읽어 BCH 정보를 획득한다.The terminal reads the BCH using the retrieved MIB to obtain BCH information.
상기의 과정 중 과정 1)은 전력 소모, AFC(Automatic Frequency Control) 및 동기 추적기(Tracker) 등의 성능에 영향을 미칠 수 있고, 많은 반복 횟수를 거쳐야 하기 때문에 많은 계산량 및 메모리를 요구하기 때문에 셀 탐색 과정의 전체 성능에 있어서 가장 중요한 부분을 차지한다.In the above process, process 1) can affect the power consumption, performance of AFC (Automatic Frequency Control) and Sync Tracker, etc., and requires a large number of iterations, which requires a large amount of computation and memory. It is the most important part of the overall performance of the process.
일반적으로 기지국으로부터 수신된 신호와 기준 신호간에 상관관계(correlation)를 통하여 현재 셀에서 사용중인 하향링크 동기코드(SYNC-DL)를 추정하게 된다. 3GPP TDD LCR(Low Chip Rate) 시스템에서 수신되는 신호로부터 초기 동기를 추정하는 방법으로 이하에서 설명되는 기법들이 사용되고 있다. In general, a downlink sync code (SYNC-DL) used in a current cell is estimated through correlation between a signal received from a base station and a reference signal. Techniques described below are used as a method of estimating initial synchronization from a signal received in a 3GPP TDD low chip rate (LCR) system.
첫째는, 상관관계의 최대값을 이용하는 방법으로서, 수신되는 하나의 서브 프레임에서 상관관계를 구하여 최대값을 찾아내어 초기 동기를 추정하는 방법으로서 이 방법은 구현이 쉽다. 그러나, 낮은 SNR과 다중 경로 페이딩 채널환경 하에서는 수신되는 신호의 레벨의 변화를 빠르게 하므로 시간 상관관계의 성능 향상을 얻어내기 힘들다. 더욱이 수신 신호의 샘플링을 적게 하였을 경우 타이밍 에러는 더욱 커지게 된다.The first method is to use the maximum value of the correlation. The method is easy to implement as a method of estimating the initial synchronization by finding the maximum value by obtaining the correlation in the received subframe. However, under low SNR and multipath fading channel environment, it is difficult to obtain a performance improvement of time correlation because it changes the level of the received signal quickly. Furthermore, when the sampling of the received signal is reduced, the timing error becomes larger.
둘째는, 상관관계의 값들을 여러 서브 프레임에 걸쳐 누적하여 평균을 이용하는 방법으로서 기지국으로부터 수신되는 신호와 하향링크 동기코드(SYNC-DL)와의 상관관계를 구하여 여러 서브 프레임에 걸쳐 누적시킨 뒤 평균을 취한다. 평균값 중에 제일 큰 값을 찾아내어 초기 동기를 추정하게 된다. The second method is to accumulate the correlation values over several subframes and use the average. The correlation between the signals received from the base station and the downlink sync code (SYNC-DL) is calculated, accumulated over several subframes, and then averaged. Take it. The initial value is estimated by finding the largest value among the average values.
여러 서브 프레임에 걸쳐 상관관계를 누적한 뒤 평균을 구하여 최대값을 찾으면 높은 페이딩 주파수 영향에 의한 수신 신호의 레벨 변화량을 경감시켜 신뢰도가 높은 타이밍 상관관계를 구할 수 있다. 그러나, 여러 서브 프레임에 걸쳐 수신되는 각 시간마다 32개 코드에 대해 상관관계를 모두 저장하고 있어야 하므로 메모리의 증가를 가져온다. 더욱이 수신 신호를 오버 샘플링하였을 경우에 최대의 상관 관계를 찾아내는 순차적으로 찾아내는 비교기를 구현하였을 경우 [6400×32×오버샘플링] 만큼 비교 및 저장을 반복해야 하는 부담을 가지게 된다. 또한, 서브 프레임의 수를 무한히 할 수 없으므로 일정한 수 만큼으로 제한되어 노이즈에 의해 심하게 잘못된 상관관계의 오류 값이 누적되어 평균을 취하게 되면 성능 저하의 원인이 된다.If the correlation is accumulated over several subframes and the average is found to find the maximum value, a highly reliable timing correlation can be obtained by reducing the level change of the received signal due to the high fading frequency effect. However, since all correlations must be stored for 32 codes for each time received over several subframes, the memory increases. In addition, when the over-sampled reception signal is implemented, a comparator that sequentially finds the maximum correlation has a burden of repeating and storing as much as [6400 × 32 × oversampling]. In addition, since the number of subframes cannot be infinitely limited, a limited number of subframes are accumulated, and an error value of a badly correlated error is accumulated and averaged by noise, which causes performance degradation.
셋째는, 여러 서브 프레임 동안 가장 빈도 수가 높은 동기코드와 동기 지점 을 추적하는 방법으로서, 여러 서브 프레임에 걸쳐 판단되는 확률을 살펴 보았을 때 본래의 코드에서 상관관계가 최대인 빈도 수가 높아진다. 이러한 발생 빈도를 이용하여 오류 상관관계들을 제거하고 남은 유력한 타이밍 후보를 가지고 평균을 취한다. Third, a method of tracking the synchronization code and the synchronization point with the highest frequency for several subframes, the frequency of the correlation is the highest in the original code when looking at the probability determined over the various subframes. This frequency of occurrence is used to remove error correlations and average with the remaining probable timing candidates.
하나의 서브 프레임 동안 상관관계 값이 가장 큰 코드의 인덱스와 상관관계 값만 저장하게 되면, 한 서브 프레임당 필요한 메모리 크기는 현저하게 줄어들게 된다. 그러나, 여러 서브 프레임 동안 빈도수가 높은 코드와 동기 지점을 추적하기 위해서는 많은 서브 프레임을 관찰하여야 하며, 적은 서브 프레임을 관찰할 경우 정확도가 떨어지게 된다. 또한, 채널 환경이 안 좋을 경우 정확한 하향링크 동기 코드를 찾지 못하여 더 많은 서브 프레임을 관찰하여야 하며, 그렇지 못할 경우 정확도는 현저하게 떨어지게 되는 문제점이 있다.If only the correlation value and the correlation value of the code having the largest correlation value are stored during one subframe, the required memory size per subframe is significantly reduced. However, in order to track high frequency codes and sync points during several subframes, many subframes must be observed, and when a small subframe is observed, the accuracy becomes low. In addition, when the channel environment is not good, more subframes must be observed because the correct downlink sync code cannot be found. Otherwise, the accuracy is significantly reduced.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 CDMA 이동통신 시스템에서 단말이 셀 탐색 과정에서 초기 동기를 추정할 때, 메모리 요구량을 현저히 줄일 수 있는 초기 동기 추정 방법 및 그 장치를 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the problems of the prior art as described above, and an object of the present invention is to provide an initial method that can significantly reduce memory requirements when a UE estimates initial synchronization in a cell search process in a CDMA mobile communication system. A synchronization estimation method and apparatus are provided.
본 발명의 다른 목적은 단말에서 수신되는 적은 수만큼의 프레임만으로도 높은 신뢰도를 갖는 초기 동기를 추정할 수 있는 방법 및 그 장치를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a method and apparatus for estimating initial synchronization with high reliability even with a small number of frames received at a terminal.
본 발명은 단말이 셀 탐색 과정에서 기지국으로부터 수신되는 적어도 하나 이상의 서브 프레임(sub-frame)을 적어도 둘 이상의 영역으로 나누어 각 영역별로 상관관계를 산출하여 산출된 각 영역별 상관관계 최대값을 이용하여 초기 동기를 추정하는 것을 기본 특징으로 한다.According to the present invention, the terminal divides at least one or more sub-frames received from the base station into at least two areas during cell search and calculates correlations for each area, using the maximum correlation value for each area. Estimating the initial synchronization is a basic feature.
본 발명의 일 양상으로서, 본 발명에 따른 CDMA 이동통신 시스템에서의 초기 동기 추정 방법은, 기지국으로부터 수신된 적어도 하나 이상의 서브 프레임에 대해서 각 서브 프레임을 적어도 둘 이상의 영역으로 분할하여 각 영역별로 동기코드와의 상관관계 최대값을 산출하는 단계와, 각 서브 프레임의 영역별 상관관계 최대값을 이용하여 초기 동기를 추정하는 단계를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.In one aspect of the present invention, the initial synchronization estimation method in a CDMA mobile communication system according to the present invention, for each of the at least one sub-frame received from the base station by subdividing each sub-frame into at least two or more areas of each code Calculating a maximum correlation value with each other; and estimating initial synchronization by using the correlation maximum value for each subframe region.
본 발명의 다른 양상으로서, 본 발명에 따른 CDMA 이동통신 시스템에서의 초기 동기 추정 방법은, 기지국으로부터 수신된 하나의 서브 프레임을 적어도 둘 이상의 영역으로 나누어 각 영역별로 하향링크 동기코드와의 상관관계 최대값을 산출하는 제1단계와, 상기 제1단계를 적어도 둘 이상의 서브 프레임에 대하여 반복 수행하여 각 영역별 및 각 하향링크 동기코드별 상관관계 최대값을 결합하는 제2단계와, 상기 결합값들을 이용하여 초기 동기를 추정하는 제3단계를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.In another aspect of the present invention, an initial synchronization estimation method in a CDMA mobile communication system according to the present invention divides one subframe received from a base station into at least two or more areas and maximizes correlation with a downlink sync code for each area. A first step of calculating a value, a second step of repeatedly performing the first step for at least two or more subframes, and combining correlation maximum values for each region and each downlink sync code; And a third step of estimating initial synchronization by using the third step.
본 발명의 또 다른 양상으로서, 본 발명에 따른 CDMA 이동통신 시스템에서의 초기 동기 추정 장치는, 기지국으로부터 수신된 적어도 하나 이상의 서브 프레임을 적어도 둘 이상의 영역으로 나누어 각 영역별로 하향링크 동기코드와의 상관관계 최대값을 산출하는 수단과, 상기 적어도 하나 이상의 서브 프레임에 대하여 산출된 각 영역별 및 각 하향링크 동기코드별 상관관계 최대값을 결합하는 수단과, 상기 결합된 값들을 이용하여 초기 동기를 추정하는 수단을 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.In still another aspect of the present invention, an initial synchronization estimation apparatus in a CDMA mobile communication system according to the present invention divides at least one or more subframes received from a base station into at least two or more regions, and then correlates with downlink sync codes for each region. Means for calculating a relationship maximum value, means for combining correlation maximum values for each region and each downlink sync code calculated for the at least one or more subframes, and estimating initial synchronization using the combined values. It characterized in that it comprises a means for.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 설명하도록 한다. 이하에서 설명되는 실시예들은 본 발명의 기술적 특징이 3GPP TDD LCR 시스템(TD-SCDMA 시스템)에 적용된 예들이다. 이하의 실시예들은 예시적인 것들에 불과한 것으로서 본 발명의 기술적 특징이 다른 종류의 CDMA 이동통신 시스템에 적용될 수 있음은 자명한 사항이다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The embodiments described below are examples in which the technical features of the present invention are applied to a 3GPP TDD LCR system (TD-SCDMA system). The following embodiments are merely exemplary, and it is obvious that the technical features of the present invention can be applied to other types of CDMA mobile communication systems.
도2는 3GPP TDD LCR 시스템의 하향링크 서브 프레임의 포맷을 도시한 것이다. 3GPP TDD LCR 시스템에서 하향링크 동기 코드의 기준 신호 SYNC-DL은 32 가지이며 하나의 코드당 길이가 64 칩(chip)으로 구성된다. 하향 링크의 동기코드(SYNC-DL)는, 도2에 도시된 바와 같이, 서브 프레임의 첫 번째 다운링크 타임 슬롯(Ts0) 다음에 위치한다. DwPTS는 32 칩의 가드 영역(guard period)과 64 칩의 SYNC-DL 코드로 이루어져 있으며, SYNC-DL 코드는 각 셀마다 32 가지 중 하나가 선택되어 사용된다. 2 shows a format of a downlink subframe in a 3GPP TDD LCR system. In the 3GPP TDD LCR system, there are 32 reference signal SYNC-DLs of downlink sync codes, and each chip has a length of 64 chips. The downlink sync code SYNC-DL is located after the first downlink time slot Ts0 of the subframe, as shown in FIG. The DwPTS consists of a guard period of 32 chips and a SYNC-DL code of 64 chips, and one of 32 SYNC-DL codes is selected and used for each cell.
도3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 초기 동기 추정 방법의 절차 흐름도이다. 3 is a flowchart of an initial synchronization estimation method according to an exemplary embodiment of the present invention.
단말은 기지국으로부터 수신된 하나의 서브 프레임을 여러 영역으로 나누고, 각 영역별로 32개의 하향링크 동기코드와의 상관관계를 구하여 영역별 상관관계 최대값을 산출한다[S31]. 이 과정을 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.The terminal divides one subframe received from the base station into several regions, calculates correlations with 32 downlink sync codes for each region, and calculates a correlation maximum for each region [S31]. This process is described in more detail as follows.
3GPP TDD-LCR 시스템에서는 하향링크 동기코드로서 SYNC-DL 코드들을 사용하며 이들은 32가지의 시퀀스들을 이용한다. 초기 셀 탐색 과정에서 단말은 탐색하고자 하는 셀에 대한 정보와 타이밍 정보가 없는 상태에서 도2의 서브프레임 내의 DwPTS를 검색하게 된다. In the 3GPP TDD-LCR system, SYNC-DL codes are used as downlink sync codes, which use 32 sequences. In the initial cell search, the UE searches for the DwPTS in the subframe of FIG. 2 without information and timing information on the cell to be searched.
도4는 SYNC-DL 코드에 대한 자기 상관관계(auto-correlation)와 다른 코드와의 상호 상관관계(cross-correlation)의 예시를 도시한 것이다. 즉, 최대가 되는 지점이 수신되는 신호에 있어서 상관관계가 높은 부분이 된다. 4 shows an example of auto-correlation for a SYNC-DL code and cross-correlation with another code. In other words, the maximum point becomes a portion having high correlation in the received signal.
수신 신호 {r}=(r0, r1, ....)는 일반적으로 칩 레이트(chip rate)보다 오버 샘플링(over sampling) 되어 수신된다. l 번째 SYNC-DL 코드는 {S(l)=(s0 (l), s1 (l), ..., s63 (l))로 표현하며, si (l)는 QPSK 심볼이고 0≤l<32는 SYNC-DL 코드들에 대한 인덱스(index)이다. 수신된 신호와 l 번째의 SYNC-DL 코드의 상관관계는 다음의 수학식 1에 의해 정의될 수 있다.Received signals {r} = (r 0 , r 1 , ....) are generally oversampled and received rather than chip rates. The l th SYNC-DL code is represented by {S (l) = (s 0 (l) , s 1 (l) , ..., s 63 (l) ), where s i (l) is a QPSK symbol and 0 ≤l <32 is the index for the SYNC-DL codes. Correlation between the received signal and the l- th SYNC-DL code may be defined by
따라서, 각 영역에서 상관관계 최대값을 갖는 하향링크 동기코드와 그 위치 정보 는 다음의 수학식 2와 같이 최대 유사 관계 추적(Maximum Likelihood Detection) 방법에 의해 구할 수 있다.Therefore, the downlink sync code having the maximum correlation value in each region and its location information Can be obtained by a maximum likelihood detection method as shown in
여기서 과 는 최대의 상관관계 값을 갖는 SYNC-DL 코드와 그 영역에서의 상관관계 최대값을 갖는 곳에 대한 추정 값을 의미한다. R은 영역의 크기이다. 이러한 과정을 하나의 서브 프레임 동안 반복하여, 각 영역별 상관관계의 최대값과 상기 최대값을 갖는 동기코드 및 타이밍 지점의 인덱스를 구하게 된다. 도5는 상기 과정을 도시한 것이다.here and Denotes an SYNC-DL code having the maximum correlation value and an estimated value for the one having the maximum correlation value in the region. R is the size of the region. This process is repeated for one subframe to obtain the maximum value of the correlation for each region and the index of the synchronization code and timing point having the maximum value. 5 shows the above process.
상기 S31 과정은 적어도 둘 이상의 서브 프레임 동안 반복되는 것이 바람직한데, 두 번째 이후의 서브 프레임에 대해서는 영역별, 동기코드 별로 상관관계 최대값을 구한 후, 해당 서브 프레임까지의 영역별, 동기코드별 상관관계 최대값을 합산하여 결합한다[S32]. Preferably, the step S31 is repeated for at least two subframes. After obtaining the maximum correlation value for each subframe and for each sync code for the second and subsequent subframes, the correlation is performed for each subframe to the corresponding subframe and for each sync code. The relationship maximum is added together and combined [S32].
해당 서브 프레임까지의 영역별, 동기코드별 상관관계 최대값을 합산하여 결합한 후에 일정 조건이 만족하는지를 체크한다[S33]. 상기 일정 조건은 영역별, 동기코드별 상관관계 최대값을 결합한 값들 중에서 가장 큰 값과 두 번째 큰 값의 차이가 기 설정된 임계치 이상일 경우에 만족된다. 다시 말해서, 상관관계 최대값의 결합 값들 중에서 가장 큰 값과 두 번째 큰 값이 상기 기 설정된 임계치 이상일 경우에는, 잘못된 정보를 추적할 확률이 거의 없다고 보고, 더 이상 여러 프레임을 관찰하지 않고 그 시점에서 초기 동기를 추정한다[S36]. 상기 일정 조건은 첫 번째 서브 프레임에 대해서만 적용하는 것도 가능하다. 또한, S33 과정은 생략될 수 있 다.After summing up the maximum correlation value for each region and sync code up to the corresponding subframe, it is checked whether a predetermined condition is satisfied [S33]. The predetermined condition is satisfied when the difference between the largest value and the second largest value among the combined values of correlations for each region and synchronization code is greater than or equal to a preset threshold. In other words, if the largest value and the second largest value among the combined values of the correlation maximum value are more than the predetermined threshold, it is unlikely that the wrong information will be tracked, and no more frames are observed at that time. Initial synchronization is estimated [S36]. The predetermined condition may be applied only to the first subframe. In addition, the S33 process may be omitted.
상기 일정 조건이 만족되지 않으면 단말은 해당 서브 프레임까지의 영역별, 동기코드별 상관관계 최대값의 결합값 및 서브 프레임별, 영역별 상관관계 최대값을 갖는 동기코드 및 타이밍 지점의 인덱스(index)를 저장한다[S34].If the predetermined condition is not satisfied, the UE indexes the combined value of the correlation maximum value for each subframe up to the corresponding subframe and the synchronization code and timing point having the maximum correlation value for each subframe and area. To store it [S34].
다음으로 영역별 상관관계 최대값을 구한 서브 프레임의 개수가 기 설정된 값인 H 개인지를 체크하여[S35], H 보다 작으면 다음 서브 프레임에 대하여 S31부터의 과정을 반복하고, H 개이면 그때까지 저장된 값을 이용하여 초기 동기를 추정한다[S36]. 상기 H는 초기 동기 추정의 정확도를 보장할 수 있는 범위 내에서 선택될 수 있다.Next, check the number of subframes for which the maximum correlation value for each area is H [S35]. If the number is smaller than H, the process from S31 is repeated for the next subframe. The initial synchronization is estimated using the value [S36]. H may be selected within a range capable of ensuring the accuracy of the initial synchronization estimation.
H 개의 서브 프레임을 수신하였을 때 다음의 수학식 3과 같이 앞서 설명한 상관관계에 대한 수식을 재정의할 수 있다.When receiving H subframes, the equation for correlation described above may be redefined as in
여기서 이고, 수신된 신호는 n배 오버 샘플링 되었다고 가정한다.here It is assumed that the received signal is oversampled n times.
H 개의 서브 프레임 동안 한 영역에서의 상관관계 최대값의 합은 다음의 수학식 4와 같이 정의할 수 있다.The sum of correlation maximum values in one region during H subframes may be defined as in
S33 과정에서 상기 일정 조건이 만족되거나, S35 과정에서 서브 프레임의 개수가 H 가 되는 경우에 그 때까지의 각 영역별 및 각 동기코드별 상관관계 최대값의 결합값을 이용하여 초기 동기를 추정한다[S36]. 여기서 초기 동기를 추정한다는 것은 단말이 위치한 셀에서 사용중인 하향링크 동기코드 및 타이밍 동기 지점의 인덱스를 추정한다는 의미를 갖는다.If the predetermined condition is satisfied in step S33 or the number of subframes becomes H in step S35, the initial synchronization is estimated using a combined value of correlation maximum values for each region and each sync code up to that point. [S36]. Here, estimating initial synchronization means estimating an index of a downlink synchronization code and a timing synchronization point in use in a cell in which a terminal is located.
상기 하향링크 동기코드 인덱스로는 각 영역별 및 각 동기코드별 상관관계 최대값의 결합값들 중에서 가장 큰 값에 대응되는 동기코드의 인덱스가 선택된다. 상기 타이밍 동기 지점의 인덱스는 상기 상관관계 최대값의 결합값들 중에서 가장 큰 값에 대응되는 영역 내에서 이하에서 설명되는 다양한 방법에 의해 추정될 수 있다. 이하에서 설명되는 방법들 이외의 다른 방법에 의해 상기 타이밍 동기 지점을 추정하는 것도 가능할 것이다.As the downlink sync code index, the index of the sync code corresponding to the largest value among the combined values of the correlation maximum values for each region and each sync code is selected. The index of the timing synchronization point may be estimated by various methods described below in an area corresponding to the largest value among the combined values of the correlation maximum value. It may be possible to estimate the timing synchronization point by a method other than the methods described below.
첫 번째 방법은 상기 상관관계 최대값의 결합값들 중에서 가장 큰 값에 대응되는 영역 내에서 상기 선택된 동기코드의 상관관계 최대값이 가장 빈번하게 나온 타이밍 지점의 인덱스를 상기 타이밍 동기 지점의 인덱스로 선택하는 방법이다. 도6은 상기 첫 번째 방법을 설명하기 위한 도면으로서 i 지점이 상기 상관관계 최대값의 결합값들 중에서 가장 큰 값에 대응되는 영역 내에서 상기 상관관계 최대값이 가장 빈번하게 나온 지점이기 때문에 그 지점을 상기 타이밍 동기 지점으로 추정한 것을 나타낸다.The first method selects the index of the timing point where the correlation maximum value of the selected synchronization code is most frequently found in the region corresponding to the largest value among the combined values of the correlation maximum value as the index of the timing synchronization point. That's how. FIG. 6 is a diagram for explaining the first method, since point i is the point where the correlation maximum value occurs most frequently in a region corresponding to the largest value among the combined values of the correlation maximum value. Denotes the timing synchronization point.
두 번째 방법은 상기 상관관계 최대값의 결합값들 중에서 가장 큰 값에 대응되는 영역 내에서 상기 선택된 동기코드의 상관관계 최대값들의 타이밍 지점의 인덱스의 평균값을 구하여 상기 타이밍 동기 지점의 인덱스로 선택하는 방법이다.The second method obtains an average value of the indexes of the timing points of the correlation maximum values of the selected synchronization code in the region corresponding to the largest value among the combined values of the correlation maximum values, and selects the index of the timing synchronization points. Way.
세 번째 방법은 상기 상관관계 최대값의 결합값들 중에서 가장 큰 값에 대응되는 영역 내에서 상기 선택된 동기코드의 상관관계 최대값들의 타이밍 지점 인덱스에 상관관계 최대값의 빈도수에 따라 가중치를 부여하여 가중 평균값(weighted average)을 구하여 상기 타이밍 동기 지점의 인덱스로 선택하는 방법이다.The third method weights by weighting the timing point index of the correlation maximum values of the selected synchronization code according to the frequency of the correlation maximum value in the region corresponding to the largest value among the combined values of the correlation maximum values. A method of obtaining a weighted average and selecting the index as the index of the timing synchronization point.
도7은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 초기 동기 추정 장치의 블록 구성도이다. 본 발명은 이동통신 시스템의 단말에서의 초기 동기 추정과 관련되므로 도7에 도시된 것과 같은 초기 동기 추정 장치는 실제로는 단말 내부에 구현될 것이다.7 is a block diagram of an initial synchronization estimation device according to an embodiment of the present invention. Since the present invention relates to the initial synchronization estimation in the terminal of the mobile communication system, an initial synchronization estimation apparatus as shown in FIG. 7 will actually be implemented inside the terminal.
도7에서, 초기 동기 추정 장치는, 기지국으로부터 수신된 적어도 하나 이상의 서브 프레임을 적어도 둘 이상의 영역으로 나누어 각 영역별로 하향링크 동기코드와의 상관관계 최대값을 산출하는 상관관계 최대값 산출 모듈(71)과, 상기 적어도 하나 이상의 서브 프레임에 대하여 산출된 각 영역별 및 각 하향링크 동기코드별 상관관계 최대값을 결합하는 상관관계 최대값 결합 모듈(73)과, 상기 상관관계 최대값의 결합값들을 이용하여 초기 동기를 추정하는 초기 동기 추정 모듈(75)과, 각 영역별 및 각 하향링크 동기코드별 상관관계 최대값의 결합값 및 각 서브 프레임별, 영역별 및 각 하향링크 동기코드별 상관관계 최대값을 갖는 지점의 인덱스를 저장하는 메모리 모듈(77)을 포함하여 구성된다. 각 모듈별 기능은 상기한 바와 같으므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다. 도7에 도시된 각 구성요소는 본 발명을 참조하여 단말 내에서 소프트웨어적으로 또는 하드웨어적으로 또는 양자의 결합에 의해 용이하게 구현될 수 있을 것이다.In FIG. 7, the initial synchronization estimating apparatus divides at least one or more subframes received from a base station into at least two or more regions, and calculates a correlation maximum
도8은 표1과 같은 다양한 채널 및 주파수 옵셋(frequency offset)이 존재할 경우에 대한 시뮬레이션 결과를 도시한 그래프로서, 표1과 같은 다양한 채널에 대한 SNR 변화에 따른 하향링크 동기코드 검출 오율(SYNC-DL Code Detection Error Rate)이다. PA3 채널에서 가장 성능이 좋았으며, VA120 채널에서 성능이 가장 안 좋음을 알 수 있다.FIG. 8 is a graph illustrating simulation results when various channels and frequency offsets are present as shown in Table 1, and the downlink sync code detection error rate according to SNR changes for various channels as shown in Table 1 is shown as SYNC-. DL Code Detection Error Rate). The best performance was found in the PA3 channel and the worst performance in the VA120 channel.
도9a 내지 도9d는 표1과 같은 다양한 채널(PA3, PB3, VA30, VA120)에 대한 SNR의 변화에 따른 초기 동기 히스토그램(Initial Synchronization Histogram)이다. 도9a 내지 도9d에서 0이 정확한 동기 지점(Sync Point)를 찾은 경우이고, ±4 칩(chips) 내에서의 오차는 허용 가능하다고 판단하였다. 한 칩 구간 내에서의 값들은 오버 샘플링(over-sampling) 단위이다. <-4, 4<는 ±4 칩 밖에서 동기 지점을 찾은 경우이고, 초기 동기 에러(Initial Sync Error)로 판단하였다. 도9a 내지 도9d를 통하여 SNR이 낮아질수록 성능이 안 좋음을 알 수 있다.9A to 9D are initial synchronization histograms (Initial Synchronization Histogram) according to changes in SNR for various channels (PA3, PB3, VA30, and VA120) as shown in Table 1. In FIG. 9A to FIG. 9D, 0 is a case where an accurate sync point is found, and it is determined that an error within ± 4 chips is acceptable. Values within one chip interval are in over-sampling units. <-4, 4 <is a case where a sync point is found outside the ± 4 chip, and determined as an initial sync error. 9A to 9D, the lower the SNR, the worse the performance.
본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.It is apparent to those skilled in the art that the present invention can be embodied in other specific forms without departing from the spirit and essential features of the present invention. Accordingly, the above detailed description should not be construed as limiting in all aspects and should be considered as illustrative. The scope of the invention should be determined by reasonable interpretation of the appended claims, and all changes within the equivalent scope of the invention are included in the scope of the invention.
추정된 초기 동기는 프레임 동기(Frame Sync)뿐만 아니라, 시간 동기 추정기(Time Tracker), AFC(Automatic Frequency Control), AGC(Automatic Gain Control)의 기준 동기점으로 사용되므로, 정확한 초기 동기를 찾는 것이 중요하다. 본 발명에 따르면 여러 서브 프레임 동안 영역별 상관관계 최대값을 합산하기 때문에, 한 서브 프레임에서 모든 상관값을 가지고 있어야 하는 방식에 비해, 영역 개수 만큼의 상관값만 저장하면 되므로 메모리의 증가를 막을 수 있고, 또한, 한 서브 프레임 동안 하나의 최대 상관값만 가지고 있는 방식보다, 적은 프레임만으로도 높은 신뢰도를 갖는 초기 동기를 획득할 수 있는 효과가 있다.The estimated initial sync is used as a reference sync point not only for frame sync but also for time tracker, automatic frequency control (AGC) and automatic gain control (AGC), so it is important to find the correct initial sync. Do. According to the present invention, since the correlation maximum values for each region are summed over several subframes, only the correlation value of the number of regions needs to be stored, compared to the method in which all correlation values must be included in one subframe, thereby preventing an increase in memory. In addition, there is an effect that an initial synchronization with high reliability can be obtained with only a few frames, rather than a method having only one maximum correlation value for one subframe.
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